电化学在高考中常见考查点有:判断电极极性、书写电极方程式、总反应式、判断电流方向、电子流向、电解质溶液中的离子迁移方向等。所有这些知识点看起来很复杂,其实都与电子转移的方向相关,计算时都与电子转移的数目相关,因此抓住电子转移的方向和数目是解题的关键。?
一、 原电池的分析?
在进行分析之时,必须明确下列观点:?
1 每一个能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池;同理,每一个原电池都对应一个能自发进行的氧化还原反应。?
2 任何氧化剂均可制成氧化剂电极,任何还原剂均可制成还原剂电极:将固体物质溥在惰性电极材料上,或将惰性电极材料浸没在含有参与电极反应的离子的溶液中,或将气体通到惰性电极材料上可分别形成固体电极、离子(或液体)电极、气体电极。参与反应的金属本身可做直接用作电极。?
3 原电池是一种将氧化还原反应中的氧化过程和还原过程分开在两个电极上同时进行的装置。氧化还原反应中的电子通过外电路转移,内电流通过电解质溶液的离子迁移连通电池的两个电极。?
一个原电池的各种关系可用上页所示的图示进行描述,这也是分析原电池的思维原型。?
如图,只要分析了一个电池反应中物质化合价的变化关系,按上图所示流程就可得出该电池的电极极性,书写电极方程式、判断电流方向、电子流向以及电解质溶液中的离子迁移方向等。在书写电极反应式时,可将其当做离子方程式进行配平。式中的“n”由化合价总变化数确定,正负极电极反应中得失电子不一定要求相等,但一个式子中电荷必须守恒,若不能守恒,则用H+、OH-找平电荷,用H2O找平H和O,同时考虑电解质溶液中的某些离子可能也会参加电极反应,这时也一并加入到电极反应式中。?
例1 用镁片、铝片、NaOH溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )?
① 在外电路中,电子由镁电极流向铝电极?
② 由于Mg比Al活泼,所以Mg为负极,铝为正极。?
③ 实验过程中取出盐桥,由于不能形成闭合回路,原电池不能继续工作?
④ 电池的负极反应式为Al―3e??-?+ 4OH??―?=AlO?-??2?+2H??2?O?
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④?
解析:该原电池对应的电池反应为2Al+2NaOH+?6H??2?O?2NaAlO??2?+3H??2?+4H??2?O,分析该反应还原剂为Al,失电子,该电极是电子流出极,就是电流流入极,为电池的负极。氧化剂为H??2?O,得电子,Mg与水形成液体电极应为电池的正极;在该电池中,虽然Mg比Al更活泼,但Mg不能和NaOH溶液反应,在反应中没有失去电子,因而不是负极。①②错。而③④正确,本题答案D。通过分析电池反应不会产生Mg为负极的错误,避免了机械记忆产生的思维迁移错位。?
另外,书写原电池的电极反应式是学生感觉最为困难的,特别是燃料电池的电极反应式。采用电池反应分析之后,学生只要能将氧化还原反应拆写成两个半反应,就知道如何书写电极反应式。看下面的例子:?
例2 一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 。?
解析:电池负极应是还原剂电极:?
(还原剂)?C?-2H?3OH-[4-(-2)]e?-=(氧化产物)?CO?+4?2↑?
酸性环境中用“H??+?”找平电荷,在式子的右边加“6H??+?”,“H、O”守恒,在式子左边加“H??2?O”?
即得CH??3?OH - 6e??-?+ H??2?OCO??2?↑+6H??+?,C正确。?
二、 电解池的分析?
电解池分析的关键在于:?
1 明确粒子放电的本质就粒子与电极之间发生电子转移。当有多个粒子可以在同一电极放电时,存在放电的先后顺序――氧化性、还原性愈强的粒子愈先放电。?
2 电源的作用是将不易失电子的粒子强行夺取其电子,再通过电源本身转移到不易得电子的粒子中,从而使不能自发进行的氧化还原反应得以进行,使不易进行的氧化还原反应更易进行。在电解池中电源的作用可用“电子泵”形象描述。(如下图)?
4 书写电解总反应式时,将阴阳两极电极反应方程式配平电子得失数,再加和。若有H??+?或OH??-?放电,则要注意H??+?和OH??-?是否来源于水,若来源于水,则还需加上水的电离式。?
例1 有人想利用电解方法在常温时合成氨(如图),其中固体电解质可以传导H?+。